高中生物 專題2 -2.1植物細胞工程課件 蘇教版選修3.ppt

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一、細胞工程和細胞的全能性 1．細胞工程概念的理解,植物,細胞,遺傳物質(zhì),細胞,分子,細胞器,細胞產(chǎn)品,動物,2.植物細胞的全能性 (1)植物細胞的全能性：具有某種生物 的任何一個細胞，都具有 的潛能。 (2)在生物體內(nèi)細胞未表現(xiàn)出全能性的原因：在特定的時間和空間條件下，基因 表達出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成不同的組織和器官。 (3)表達過程 ①脫分化：讓 的細胞，經(jīng)過誘導后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞，進而形成 。 ②再分化： 在一定的培養(yǎng)條件下，分化出幼根和芽，進而形成 。,,,全部遺傳信息,選擇性,發(fā)育成完整個體,已經(jīng)分化,愈傷組織,完整的小植株,愈傷組織,二、植物組織培養(yǎng)技術 1．理論基礎 植物細胞的 。 2．定義 在 條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生 ，最終形成完整的植株。 3．過程圖,,,無菌和人工控制,愈傷組織、叢芽,全能性,4．實驗流程 制備 →接種→ 培養(yǎng)→ 培養(yǎng)→試管苗 移栽 →正常植株 三、植物體細胞雜交技術 1．概念 將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成 ，并將其培育成新的植物體的技術。 2．過程,,,脫分化,雜種細胞,外植體,再分化,(1)過程①去除細胞壁的方法是：用纖維素酶和果膠酶處理。 (3)過程③表示雜種細胞再生出 。 (4)過程④和⑤分別表示 和 。 3．意義 克服不同生物 的障礙。 四、植物細胞工程的實際應用 1．植物繁殖的新途徑 (1)微型繁殖 ①特點：保持優(yōu)良品種的 特性。 ②意義：高效快速實現(xiàn) 的大量繁殖。,,,遠緣雜交,種苗,細胞壁,脫分化,再分化,遺傳,(2)作物脫毒 ①選材：無病毒的植物 (如莖尖)。 ②優(yōu)點：再生植株無病毒，提高產(chǎn)量。 (3)人工種子 ①概念：以植物組織培養(yǎng)得到的 、 、 和. 等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。 ②特點：后代無 ；不受氣候、季節(jié)和地域限制。 2．作物新品種的培育 (1)單倍體育種 ①過程,,,胚狀體,不定芽,分生區(qū),腋芽,頂芽,性狀分離,②優(yōu)點：后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳；可以明顯縮短育種年限。 (2)突變體及利用 ①產(chǎn)生：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)而易受培養(yǎng)條件和外界壓力(如輻射、化學物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生 。 ②利用：從產(chǎn)生突變的個體中篩選出 的突變體，進而培育成新品種。 3．細胞產(chǎn)品的工廠化生產(chǎn) (1)細胞產(chǎn)品種類： 、脂肪、糖類、 、香料、生物堿等。 (2)生產(chǎn)技術：植物組織培養(yǎng)。,,,對人類有用,蛋白質(zhì),突變,藥物,一、植物細胞的全能性及植物組織培養(yǎng) 閱讀教材P33～35內(nèi)容，結(jié)合實驗操作，探討下列問題： 1．試從材料、營養(yǎng)物質(zhì)和外界條件方面分析實現(xiàn)植物體細胞全能性的條件有哪些。 提示：,2.根據(jù)實驗操作體會，總結(jié)植物組織培養(yǎng)過程中應注意哪些問題。 提示：滅菌；嚴格控制光照；植物激素比值的控制。 二、植物體細胞雜交技術 閱讀教材P36～37內(nèi)容，觀察分析圖2－5，探討下列問題： 1．試總結(jié)細胞融合和植物體細胞雜交技術中的理論基礎和完成標志。 提示：,2.植物體細胞雜交和多倍體育種都能獲得染色體加倍的植物，試從培育原理、方法、染色體來源及數(shù)目變化角度分析二者有哪些不同。 提示：,三、細胞工程的實際應用 閱讀教材P38～41內(nèi)容，探討下列問題： 1．微型繁殖屬于無性生殖還是有性生殖？ 提示：無性生殖。 2．選用植物分生組織細胞經(jīng)組織培養(yǎng)可獲得脫毒植物，試分析其原因。 提示：在植物分生區(qū)附近，細胞分裂十分迅速，還沒有形成輸導組織，病毒來不及侵入，因此就成為植物體相對無病毒的特殊區(qū)域。,3．分析人工種子制備與單倍體育種有哪些區(qū)別。 提示：植物細胞全能性 染色體數(shù)目變異 無性生殖 有性生殖 胚狀體 單倍體,,,(重慶高考)某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉，其技術路線為“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”。下列有關敘述，錯誤的是( ) A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對 細胞的傷害 B．在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體 加倍的細胞 C．出芽是細胞再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達的調(diào)控 D．生根時，培養(yǎng)基通常應含α－萘乙酸等生長素類調(diào)節(jié)劑,,,[解析] 植物組織培養(yǎng)中消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對培養(yǎng)材料的傷害，A項正確；植物體細胞的雜交需先除去細胞壁得到原生質(zhì)體，再在細胞融合誘導劑作用下獲得染色體加倍的細胞，B項錯誤；細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達，C項正確；植物組織培養(yǎng)過程中，生根階段的培養(yǎng)基中通常應含有生長素類調(diào)節(jié)劑，D項正確。 [答案] B,,,(新課標全國卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。回答下列問題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的________，再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為________________。,,,(2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指_____________。 假設甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是________________________。 (3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖，經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。,【研析】 本題考查植物組織培養(yǎng)技術和植物體細胞雜交技術的相關知識。具體解題過程如下：,,,[審]——提取信息,信息a：由設問(1)對葉片去壁處理可知獲得結(jié)構(gòu)為原 生質(zhì)體。 信息b：由設問(1)融合細胞發(fā)育為雜種植株可知先經(jīng) 過脫分化形成愈傷組織，然后經(jīng)過再分化形成完整植株。 信息c：由設問(1)“這種培育技術”中的“這種”知其 包括植物組織培養(yǎng)和細胞融合技術等。 信息d：由題干信息“甲與乙均為二倍體藥用植物”可 推得設問(2)甲與乙有性雜交的后代之所以不育，是因 為二者有性雜交的后代無同源染色體。,[析]——解讀信息,解讀信息a、b：對甲、乙兩種葉片的葉肉細胞進行去 壁處理并用化學方法誘導兩細胞的融合是為了獲得雜 種細胞，而雜合細胞的培養(yǎng)需脫分化和再分化等。 解讀信息d：甲與乙有性雜交的后代不育可理解為雜交 產(chǎn)生的后代不能產(chǎn)生可育的配子，可推得甲、乙有性雜交 的受精卵無同源染色體，后代進行減數(shù)分裂聯(lián)會紊亂。 而雜種植株則含同源染色體，聯(lián)會正常即配子可育。,,[聯(lián)]——聯(lián)系基礎,設問(1)可聯(lián)系：植物體細胞雜交的基本過程即去壁處理 ―→細胞融合―→再生新細胞壁―→脫分化―→愈傷組織 ―→再分化―→完整的植株。 設問(2)可聯(lián)系：二倍體、多倍體的概念及減數(shù)分裂過程中 同源染色體的行為特征如聯(lián)會正常或異常等。 設問(3)可聯(lián)系：人工種子的主要成分即胚狀體、不定芽、 頂芽、腋芽等。,,[答]——解題規(guī)范,設問(1)：第6個空，只答“組織培養(yǎng)技術”不得分，因為“這種培育技術”中的“這”包含上述整個過程。 設問(2)：多倍體的概念包含幾個關鍵詞“體細胞”、 “三個或三個以上”、“個體”，只答“細胞”不答 “體細胞”、只答“三個以上”不答“個體”而答“細胞”等均不得分。答不育的原因的關鍵點在“雜交的后代不育”，因此答原因時應從減數(shù)分裂的角度作答，答“存在生殖隔離”不得分。 設問(3)：把人工種子的成分答成“愈傷組織”不得分。,[答案] (1)纖維素 果膠 原生質(zhì)體 愈傷 再分化(或分化) 植物體細胞雜交技術 (2)體細胞中含有三個或三個以上染色 體組的個體在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會異常，而后者 染色體聯(lián)會正常 (3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽,[網(wǎng)絡構(gòu)建] 填充：①脫分化 ②再分化 ③細胞的全能性 ④接種 ⑤細胞的全能性和細胞膜的流動性 ⑥聚乙二醇 ⑦胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等 ⑧愈傷組織,———————[課堂歸納]—————————,[關鍵語句] 1．細胞全能性的大小依次是：受精卵生殖細胞體細胞。 2．植物組織培養(yǎng)的理論基礎是細胞的全能性。 3．植物體細胞雜交的理論基礎是細胞膜的流動性和細胞的全能性。 4．人工誘導原生質(zhì)體融合的方法有物理法(離心、振動、電激)和化學法(聚乙二醇處理)。 5．植物組織培養(yǎng)技術不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。,6．人工種子就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。 7．在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而發(fā)生突變。 8．利用植物組織培養(yǎng)技術可獲得的細胞產(chǎn)物包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等，產(chǎn)物來自愈傷組織。,1．下列屬于植物組織培養(yǎng)的是( ) A．花粉培養(yǎng)成單倍體植株 B．芽發(fā)育成枝條 C．根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D．受精卵發(fā)育成植株 解析：花粉經(jīng)離體培養(yǎng)成單倍體植株利用的是植物組織培養(yǎng)技術。芽發(fā)育成枝條、根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)都是植物的正常生長發(fā)育過程，是細胞分裂和分化的結(jié)果；植物傳粉受精后形成受精卵，受精卵最終發(fā)育成植物體，屬于有性生殖。,答案：A,2．下列實例中能體現(xiàn)細胞全能性的是( ) ①用培養(yǎng)基培養(yǎng)的胡蘿卜單個細胞發(fā)育成了可育的植株 ②植物用種子進行繁殖 ③煙草花藥離體培養(yǎng)得到了單倍體植株 A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 解析：用培養(yǎng)基培養(yǎng)的胡蘿卜單個細胞發(fā)育成了可育的植株及煙草花藥離體培養(yǎng)得到了單倍體植株都采用的是植物組織培養(yǎng)技術，體現(xiàn)了植物細胞的全能性。而種子是綠色開花植物的一種器官，是通過有性生殖形成的，因此，植物用種子進行繁殖沒有體現(xiàn)植物細胞的全能性。,答案：B,3．下列哪種生物不能通過突變體的利用而獲得( ) A．抗除草劑的白三葉草 B．生產(chǎn)胰島素的大腸桿菌 C．高產(chǎn)的水稻 D．蛋白質(zhì)含量高的小麥 解析：突變體育種可通過基因突變或染色體變異而獲得高產(chǎn)、高抗、有機物含量豐富的品種。生產(chǎn)胰島素的大腸桿菌不可能通過突變獲得，一般可通過基因工程(轉(zhuǎn)基因技術)獲得。,答案：B,4．如圖表示植物組織培養(yǎng)的大體過程，請回答問題： (1)外植體是指________________________________。由外植體通過植物組織培養(yǎng)技術培育出完整植株，這項技術利用了________________原理。通過組織培養(yǎng)技術進行植物繁育，可以很好地保持親本的優(yōu)良性狀，原因是_____________________。,(2)階段A、B分別代表__________________________。過程①、②分別表示__________________。 (3)將B結(jié)構(gòu)用適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等(即人工種皮)加以包裹，可制成人工種子。為促進人工種子生長發(fā)育，人工種皮里還應該含有的物質(zhì)是_______。 (4)選擇人參根作為外植體進行培養(yǎng)，在______階段通過發(fā)酵可大量生產(chǎn)人參皂甙。,解析：由離體的器官、組織或細胞(外植體)通過一定的方法培育出新的植株，操作水平為細胞水平，屬于細胞工程。因為有完整個體形成，體現(xiàn)了植物細胞的全能性。植物組織培養(yǎng)經(jīng)脫分化形成的愈傷組織，不僅可再分化發(fā)育成完整植株，還可通過發(fā)酵技術生產(chǎn)大量的細胞代謝產(chǎn)物。 答案：(1)用于離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細胞 植物細胞的全能性 子代遺傳物質(zhì)與親代相同，不會像有性生殖一樣出現(xiàn)性狀分離 (2)愈傷組織、胚狀體 脫分化、再分化 (3)生長調(diào)節(jié)劑 (4)A(或愈傷組織),5．如圖為植物體細胞雜交過程，據(jù)圖回答： (1)①過程是__________________，目前最常用的方法是________________，需要的酶有________和________等。 (2)②過程的發(fā)生需要進行________，通常利用離心、振動、電激等________法，而化學法常用________作誘導劑。 (3)原生質(zhì)體融合的關鍵是________的融合，其結(jié)構(gòu)基礎是____________________________。 (4)融合后的原生質(zhì)體會生出細胞壁，新細胞壁的產(chǎn)生與細胞內(nèi)的________(細胞器)有關。,解析：植物體細胞融合前需要首先利用纖維素酶、果膠酶去掉細胞壁，形成原生質(zhì)體，即過程①。過程②為原生質(zhì)體融合，需要進行人工誘導，人工誘導有兩種方法——物理法和化學法，在化學法中常用PEG作為誘導劑。細胞原生質(zhì)體融合的關鍵是細胞膜的融合，利用的是細胞膜的流動性。植物細胞壁的形成與高爾基體有關。 答案：(1)細胞壁的去除 酶解法 纖維素酶 果膠酶 (2)人工誘導 物理 PEG (3)細胞膜 細胞膜具有一定的流動性 (4)高爾基體,